一种地质钻孔的地基土回填压实装置及压实方法与流程

本发明涉及地质勘察的技术领域，具体地指一种地质钻孔的地基土回填压实装置及压实方法。

背景技术：

现有的地质勘探钻孔直径一般为90～130mm，为保证原有地基性状及环保要求，钻孔回填通常要求采用原地基土回填，主要有如下两种回填方式：(1)原土回填自重压实，按“以土还土，以砂还砂”的原则，将地质钻孔取出的岩芯土从孔口逐节(1～2m一节)直接投回所钻孔内直至孔口，靠土体自重自充填压实钻孔空隙；(2)原土回填钻杆捣实，按“以土还土，以砂还砂”的原则，将地质钻孔取出的岩芯土从孔口逐节(0.5～1m一节)直接投回所钻孔内，每投入一节岩芯土后，需下入全长钻杆进行捣实，待逐根提起并拆卸钻杆后才能投入下一节岩芯土，再下入全长钻杆进行捣实，依此往复，直至岩芯土回填至孔口。

上述技术方案中，第一种回填方式仅靠岩芯土自重沉入孔底，孔深稍大时存在土体卡孔堵塞填充不完全导致孔洞较多，且靠自重无法压密土体，回填效果较差；第二种回填方式该法从孔口投入岩芯土再落入孔底，孔深稍大时孔壁摩擦会造成岩芯土的损耗并使得原土回填的层位与实际出入，增加了钻杆捣实，基本消除了孔洞、土体得到了一定的压密，回填效果较好，但由于需逐节起拔及下入钻杆，工效很低，现场实施时较难推行。为此，迫切需要开发一种合适的地基土回填压实装置。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种地质钻孔的地基土回填压实装置及压实方法，可实现地基土回填压实，工效高、回填效果好。

本发明的技术方案为：一种地质钻孔的地基土回填压实装置，包括由上至下依次连接的平衡锤、土筒以及管靴，所述平衡锤的顶部通过牵引线与绳索绞车相连；所述土筒的内腔沿其轴向间隔设置有若干个活页板，所述活页板的铰接端与土筒的一侧内壁铰接，所述活页板的活动端通过设置在土筒另一侧内壁上的弹簧卡扣锁闭；

所述管靴的底部设置有活页底板，所述活页底板的铰接端与管靴的底部一侧内壁铰接，所述活页底板的另一端通过设置在管靴底部另一侧内壁上的弹簧卡扣锁闭；所述弹簧卡扣通过贯穿土筒或者管靴侧壁的提拉线与绳索绞车相连。

上述技术方案中，所述土筒由两个对开的半筒体构成，所述活页板倾斜设置在由两个半筒体围合形成的内腔中。

上述技术方案中，所述平衡锤的顶部设置有用于悬挂牵引线的吊环，所述平衡锤的底部内壁设置有内螺纹。

上述技术方案中，所述管靴的顶部内壁设置有内螺纹，所述管靴的底部为斜口结构，所述活页底板倾斜设置在管靴的底部。

上述技术方案中，所述土筒的顶部外壁设置有与平衡锤的底部内螺纹相匹配的外螺纹，所述土筒的底部外壁设置有与管靴的顶部内螺纹相匹配的外螺纹。

上述技术方案中，所述土筒或者管靴侧壁上设置有用于供提拉线穿过的过线孔，位于所述过线孔的外壁上设置有定滑轮，所述提拉线缠绕穿过定滑轮向上延伸与绳索绞车相连。

上述技术方案中，所述平衡锤的上方还设置有滑轮组，所述滑轮组与提拉线缠绕连接。

上述技术方案中，所述平衡锤的上部为实心柱状结构，下部为空心筒状结构；所述土筒和管靴均为空心筒状结构；所述活页板和活页底板为圆形板状结构。

本发明还提供一种上述地质钻孔的地基土回填压实装置的压实方法，包括如下步骤：

1)装填地基土：先打开土筒分层对应装入地基岩芯土，再合拢土筒锁闭活页板；然后在管靴中装入地基岩芯土，锁闭活页底板，最后将平衡锤、土筒以及管靴依次螺纹连接组成地基土回填压实装置；

2)地基土回填压实装置下吊：通过地面上的井架、滑轮及绳索绞车组成起降系统，使用起降系统吊起地基土回填压实装置，对准地质钻孔通过牵引线快速吊放至孔底，同时提拉线也一起下放；

3)回填压实钻孔的最底层地基土：上拉最底部的提拉线牵引弹簧卡扣打开活页底板，地基土落入孔底回填，活页底板受孔底反力作用上压弹簧卡扣闭合，起降系统通过牵引线升降操作压实第一层地基土；

4)回填压实钻孔的上层地基土：上拉最底部及上一层的提拉线牵引弹簧卡扣，打开活页底板及上一层的活页板，地基土落入孔底回填，下吊装置使活页底板受孔底反力作用上压弹簧卡扣闭合，起降系统通过牵引线升降操作压实上一层地基土，循环操作逐一完成土筒内各层地基土的回填压实。

上述技术方案中，所述步骤4)中，若地基土回填尚未到达钻孔顶面，通过起降系统吊起地基土回填压实装置至地面，循环步骤1)～步骤4)直至回填至钻孔顶面孔口压实。

与现有技术相比，本发明的优点有：

其一，本发明通过牵引提拉线分层打开土筒，在自重作用下地基土分层顺利落于孔底，分层装入地基土吊放至孔底位置，分层打开土筒将地基土落于孔底并分层夯实，达成钻孔地基土的有效回填和压实。

其二，本发明的地基土回填压实装置可分层装入地基土，并使用绳索直接吊放至孔底位置，避免了孔壁摩擦损耗，工效高，效果好，解决了传统方法的低工效、难以推行的困难，满足保持原有地基性状及环境友好的要求

其三，本发明的压实方法充分利用绳索起降系统的高效，提拉线起到开关线的效果，巧妙结合力的传递原理，实现平衡锤土筒的封闭保护、近距离回填及压实作用，可以减少对地基扰动和避免了地基条件的恶化，促进了工程建设的顺利实施。

附图说明

图1为本发明的地质钻孔的地基土回填压实装置在工作状态时的主视剖视图；

图2为图1中地基土回填压实装置的放大结构示意图；

其中：1-平衡锤、2-土筒、3-管靴、4-牵引线、5-绳索绞车、6-活页板、7-弹簧卡扣、8-活页底板、9-提拉线、10-吊环、11-吊环、12-定滑轮、13-滑轮组、14-井架、15-滑轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示的一种地质钻孔的地基土回填压实装置，包括由上至下依次连接的平衡锤1、土筒2以及管靴3，所述平衡锤1的上部为实心柱状结构，下部为空心筒状结构，高0.3～0.8m，直径80～120mm，与钻孔孔径匹配；所述土筒2由两个内部空心半圆筒不锈钢材料对开组成，与钻孔孔径匹配，壁厚5mm，直径80～120mm，高2～3m，两端各高50～100mm范围带外螺纹。管靴3均为空心筒状结构，与钻孔孔径匹配，壁厚5mm，直径80～120mm，高0.15～0.25m。所述平衡锤1的顶部通过牵引线4与绳索绞车5相连；所述土筒2的内腔沿其轴向间隔设置有若干个活页板6，所述活页板6的铰接端与土筒2的一侧内壁铰接，所述活页板6的活动端通过设置在土筒2另一侧内壁上的弹簧卡扣7锁闭，弹簧卡扣7可采用现有的结构。

所述管靴3的底部设置有活页底板8，所述活页板6和活页底板8为不锈钢圆形板状结构，厚5mm，直径略大于土筒内径，采用销轴固定于对开土筒管中半截管内，可绕销轴摆动，土筒管高度范围可布置2到多个，便于进行地基土的分层回填压实，一般分层间距为0.5～1.0m。所述活页底板8的铰接端与管靴3的底部一侧内壁铰接，所述活页底板8的另一端通过设置在管靴3底部另一侧内壁上的弹簧卡扣7锁闭；所述弹簧卡扣7通过贯穿土筒2或者管靴3侧壁的提拉线9与绳索绞车5相连。

上述技术方案中，所述土筒2由两个对开的半筒体构成，所述活页板6倾斜设置在由两个半筒体围合形成的内腔中。所述平衡锤1的顶部设置有用于悬挂牵引线4的吊环10，所述平衡锤1的底部内壁设置有内螺纹。所述管靴3的顶部内壁设置有内螺纹，所述管靴3的底部为斜口结构，所述活页底板8倾斜设置在管靴3的底部。所述土筒2的顶部外壁设置有与平衡锤1的底部内螺纹相匹配的外螺纹，所述土筒2的底部外壁设置有与管靴3的顶部内螺纹相匹配的外螺纹。所述土筒2或者管靴3侧壁上设置有用于供提拉线9穿过的过线孔11，位于所述过线孔11的外壁上设置有定滑轮12，所述提拉线9缠绕穿过定滑轮12向上延伸与绳索绞车5相连。所述平衡锤1的上方还设置有滑轮组13，所述滑轮组13与提拉线9缠绕连接，滑轮组13可由两个定滑轮组成。

本发明上述地质钻孔的地基土回填压实装置的压实方法，包括如下步骤：

1)装填地基土：打开对开的土筒2，通过活页板6分层对应装入地基岩芯土，合拢对开土筒2，土筒2中活页板6处于关闭状态，对应的弹簧卡扣7由于弹簧力作用处于张开状态并扣紧承托活页板6；在管靴3中对应装入地基岩芯土，管靴底活页底板8处于关闭状态，对应的弹簧卡扣7由于弹簧力作用处于张开状态并扣紧承托活页底板8；土筒2通过下端螺纹与管靴3螺接成整体，土筒通过上端螺纹与平衡锤1螺接成整体组成地基土回填压实装置，完成平衡锤土筒地基土装填。

2)地基土回填压实装置下吊：通过地面上的井架14、滑轮15及绳索绞车5组成起降系统，使用起降系统吊起地基土回填压实装置，对准地质钻孔通过牵引线4快速吊放至孔底，同时提拉线9也一起下放；

3)回填压实钻孔的最底层地基土：上拉最底部卡扣提拉线9牵引弹簧卡扣7闭合，打开最底部活页底板8，最底部地基土受自重作用顺利落入孔底回填，下落装置最下一层活动底板8受孔底反力作用上压弹簧卡扣7闭合，实现弹簧卡扣7重新固定该活动底板形8成底部实心结构，起降系统通过牵引绳升降地基土回填压实装置压实第一层地基土；

4)回填压实钻孔的上层地基土：上拉最底部及上一层提拉线9，达到弹簧卡扣闭合，打开最底部活页底板8及上一层活页板6，土筒中上一层地基土在自重作用下顺利落入孔底回填，下落装置最底层活动底板8受孔底反力作用上压弹簧卡扣闭合，实现弹簧卡扣重新固定最底层活动底板形成底部实心结构，起降系统通过牵引绳升降地基土回填压实装置压实上一层地基土；循环操作逐一完成土筒内各层地基土的回填压实；若地基土回填尚未到达钻孔顶面，通过起降系统吊起地基土回填压实装置至地面，循环步骤1)～步骤4)直至回填至钻孔顶面孔口压实。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。